陳承承

（中交一航局第四工程有限公司，江西 南昌）

引言

1 工程簡(jiǎn)述

1.1 工程概況

巴中南連接線[1]是為國(guó)道245 線與廣巴高速南出口實(shí)現(xiàn)連接，同時(shí)也與現(xiàn)有的市政道路連接。既有巴中南連接線為12 m 寬二級(jí)公路，根據(jù)巴中市巴州區(qū)城市總體規(guī)劃，本次設(shè)計(jì)既有連接線擴(kuò)建為路基寬度34.75 m～45 m，設(shè)計(jì)車(chē)速50 km/h。連接線終點(diǎn)與巴中市巴州區(qū)既有將軍大道連接，全長(zhǎng)604.937 m。受地形條件限制需將既有道路左側(cè)邊坡開(kāi)挖或?qū)τ覀?cè)臨河段進(jìn)行拓寬。現(xiàn)場(chǎng)布置圖見(jiàn)圖1。

圖1 帶橫梁外掛樁板墻布置

1.2 不良地質(zhì)和特殊巖土分布等地質(zhì)重大問(wèn)題

地貌：該項(xiàng)目屬構(gòu)造剝蝕- 河流侵蝕地貌，屬山地向丘陵過(guò)渡地帶，位于四川盆地邊緣低山～丘陵地帶。場(chǎng)地橫坡陡緩不一,橫坡坡度25°～65°，陡坎較多。坡頂丘包圓緩、孤立，不規(guī)則，溝谷迂回，谷底寬廣、平坦;基巖于局部陡坎或丘頂出露，產(chǎn)狀近水平。施工現(xiàn)場(chǎng)緊臨巴河，在巴河西岸坡面下部，沿河流向上展布，場(chǎng)地最高點(diǎn)位于海拔443.0 m 的西側(cè)山巔平壩地區(qū)，最低點(diǎn)為海拔336.0 m 的巴河河床，相對(duì)高差約107 m。

危巖:路線LAK0+200 左側(cè)200 m位置，存在發(fā)育危巖一處。該危巖長(zhǎng)13 m，寬約4 m，厚約3～5 m，方量約220 方。巖石為砂巖，巖石完整，巖石下部局部懸空。

滑坡:該區(qū)域沿巴州區(qū)巴河岸邊濱河路位置，曾經(jīng)在2010 年因巴河漲水道路被淹沒(méi)，造成濱河路路基變形，但目前老路擋墻以及路基并未出現(xiàn)變形現(xiàn)象，也并未發(fā)現(xiàn)具有滑坡或者變形的土體，目前地基比較穩(wěn)定。

2 技術(shù)方案對(duì)比與應(yīng)用

在路基的常規(guī)設(shè)計(jì)中，對(duì)于土質(zhì)邊坡一般采用擋土墻、樁板墻、抗滑樁等結(jié)構(gòu)進(jìn)行支擋或支護(hù)。但在某些高填方的土質(zhì)邊坡中，擋土墻會(huì)存在自重過(guò)大、墻后土壓力過(guò)大、地基承載力不足等問(wèn)題;樁板墻或者抗滑樁又會(huì)存在抗傾覆能力不足的問(wèn)題;對(duì)此，類(lèi)似于卸荷式擋土墻的原理，提出了帶橫梁樁板墻的支護(hù)形式的結(jié)構(gòu)。針對(duì)本工程的實(shí)際情況，并對(duì)帶橫梁樁板墻和樁基托梁+輕質(zhì)土擋墻的兩種方案進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

（1）方案1:樁基托梁+輕質(zhì)土擋墻。

LAK0+000～LAK0+320 路基右幅右側(cè)設(shè)置樁基托梁+輕質(zhì)土擋墻。填料采用普通填料，填方路段設(shè)置間距50 cm 滿(mǎn)堂雙向土工格柵。樁基界面尺寸1.5×2.0 m，進(jìn)入巖層深度≥3 m[2]。托梁高1.5 m，寬3.2 m，輕質(zhì)土擋墻外側(cè)設(shè)置0.1 m×0.1 m 現(xiàn)澆鋼筋砼擋塊(同托梁施工)，擋墻底部鋪設(shè)與承臺(tái)同厚度（1.5 m）的砂礫石墊層。結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖2。

（5）產(chǎn)業(yè)發(fā)展扶持項(xiàng)目建設(shè)順利推進(jìn)。通過(guò)實(shí)施產(chǎn)業(yè)發(fā)展扶持項(xiàng)目，建成標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖場(chǎng)（戶(hù)）14個(gè)，養(yǎng)殖示范村5個(gè)，養(yǎng)殖小區(qū)1個(gè)，山地雞生態(tài)養(yǎng)殖示范基地（合作社）2個(gè)；努力促成了嘉禮20萬(wàn)t飼料加工項(xiàng)目和煜翔萬(wàn)頭種豬擴(kuò)繁場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目2個(gè)招商項(xiàng)目的建成投產(chǎn)；完成新增犢牛補(bǔ)貼403.88萬(wàn)元，完成5.67萬(wàn)頭能繁母豬投保；完成176.1萬(wàn)畝草原生態(tài)保護(hù)獎(jiǎng)勵(lì)資金554.37萬(wàn)元的直補(bǔ)工作；通過(guò)規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，2017年底，昌寧縣生豬、肉牛、肉羊、家禽規(guī)模率分別達(dá)47.2%、19.5%、35.7%、37.3%。

圖2 樁基托梁+輕質(zhì)土擋墻結(jié)構(gòu)

優(yōu)點(diǎn): 樁基托輕質(zhì)擋土墻主要是以輕質(zhì)土擋墻結(jié)構(gòu)承擔(dān)路基的土壓力，擋墻需要的地基承載力較小。

缺點(diǎn):①由于輕質(zhì)土擋土墻的抗滑移能力較弱，托梁外側(cè)需設(shè)置鋼筋混凝土擋塊提供抗滑力; ②擋墻下部需設(shè)置樁基托梁解決工點(diǎn)外側(cè)河道水流對(duì)坡岸沖蝕破壞后侵蝕地基的影響。③輕質(zhì)土擋墻對(duì)施工水平及工藝要求較高。④工程造價(jià)偏高。

（2）方案2:帶橫梁外掛樁板墻。

LAK0+000～LAK0+320 路基右幅右側(cè)設(shè)置帶橫梁外掛樁板墻。樁基采用方孔樁1.5 m×2.0 m,橫梁寬4.0～5.0 m，高2.0 m，樁板墻共計(jì)61 根。擋土板采用0.3 m×1.0 m 預(yù)制板（外掛式)，共計(jì)496 塊，在地上部分立柱上采取鉆孔設(shè)置錨桿將擋土板與地上部分立柱連接。填料采用普通填料，填方路段設(shè)置間距50 cm 的滿(mǎn)堂雙向土工格柵。結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖3。

圖3 帶橫梁外掛樁板墻結(jié)構(gòu)

優(yōu)點(diǎn): ①帶橫梁樁板墻充分考慮到了樁前土抗力和被動(dòng)土壓力的影響，錨固段與上部懸臂結(jié)構(gòu)固定連接，使上部荷載（包括剪力、彎矩和軸力）能夠傳遞到錨固段承擔(dān)，這樣既發(fā)揮了衡重式擋土墻（橫梁）的優(yōu)點(diǎn)，又考慮樁前土抗力的作用。②工程造價(jià)較低，工程更為經(jīng)濟(jì)。

缺點(diǎn):①新型結(jié)構(gòu)，需對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保工程可靠性;②結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的新型結(jié)構(gòu)，需要更高水平的施工和更高的工藝要求。

（3）兩種方案規(guī)模對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 方案主要經(jīng)濟(jì)對(duì)比

通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，方案1 工程結(jié)構(gòu)可行但造價(jià)偏高，方案2 雖然為新型結(jié)構(gòu)，但是很好的利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高本工程的結(jié)構(gòu)可靠性，且可以節(jié)省工程施工成本304 萬(wàn)元。因此綜合考慮后建議推薦方案2，采用帶橫梁的外掛樁板墻新型結(jié)構(gòu)作為本工點(diǎn)的支擋結(jié)構(gòu)。

3 帶橫梁的外掛樁板墻支護(hù)原理

通過(guò)在樁板墻的支護(hù)樁的背面加設(shè)一道橫梁，以橫梁改善支護(hù)樁的受力模式，顯著提高了支護(hù)樁抵抗側(cè)向土壓力和抗彎性能，使支護(hù)樁在較高的填土邊坡或者不良地質(zhì)條件的邊坡內(nèi)能夠充分發(fā)揮承載能力和抵抗更大的荷載作用。該結(jié)構(gòu)克服了普通樁板墻下部?jī)?nèi)力過(guò)大的缺點(diǎn)，相比于常規(guī)樁板墻結(jié)構(gòu)承載性能更好，更加經(jīng)濟(jì)安全。帶橫梁的樁板墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要為解決填土路基支護(hù)結(jié)構(gòu)中樁板墻的抗傾覆能力不足、填土過(guò)高導(dǎo)致樁后土壓力過(guò)大等問(wèn)題。樁的懸臂段主要承擔(dān)墻后主動(dòng)土壓力引起的水平荷載，并將其傳遞給錨固段; 橫梁主要承擔(dān)梁上豎向土壓力和路面荷載的作用，并平衡部分懸臂段傳遞到錨固段的土壓力。橫梁的作用主要包括以下兩點(diǎn)：

（1）橫梁上覆土層的重力會(huì)在橫梁處產(chǎn)生一彎矩，此彎矩與作用于懸臂段的水平土壓力形成的彎矩方向相反，結(jié)果使水平土壓力產(chǎn)生的傾覆力矩減小，削弱了樁后主動(dòng)土壓力產(chǎn)生的傾覆力矩，間接增加了樁板墻的抗傾覆能力。

（2）由于填土和橫梁間的相互作用，產(chǎn)生了一定的水平摩阻力，阻止樁向外側(cè)的位移。

4 帶橫梁的外掛樁板墻監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)前建立一套簡(jiǎn)捷有效、系統(tǒng)化、立體化的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在治理、施工全過(guò)程中及時(shí)測(cè)定和預(yù)報(bào)位移變化情況，確保施工安全，并為帶橫梁樁板墻的長(zhǎng)期穩(wěn)定性預(yù)測(cè)研究提供資料；監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)貫徹全過(guò)程監(jiān)測(cè)，包括地面變形監(jiān)測(cè)、工程安全監(jiān)測(cè)、支護(hù)效果監(jiān)測(cè)，以監(jiān)測(cè)結(jié)果作為反饋設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工和檢驗(yàn)防治效果的依據(jù)；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和監(jiān)測(cè)是新型工程技術(shù)的開(kāi)發(fā)、使用的最重要的一環(huán)，其任務(wù)是通過(guò)一定的監(jiān)測(cè)手段對(duì)結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用過(guò)程中的受力分布、變形特性、承載性能等進(jìn)行觀測(cè)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集分析，最終對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、使用條件等進(jìn)行判定。本監(jiān)測(cè)方案編制主要目的在于對(duì)路基的變形(水平和垂直位移)、地面沉降(垂直位移)、支擋結(jié)構(gòu)變形(水平和垂直位移)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)成果作為判斷邊坡及建筑物的穩(wěn)定狀態(tài)，指導(dǎo)后續(xù)施工，反饋設(shè)計(jì)及時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)及施工工藝；判斷邊坡穩(wěn)定狀態(tài)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

在地質(zhì)條件最差和地形變化處應(yīng)當(dāng)設(shè)置監(jiān)測(cè)斷面，選擇3 個(gè)帶橫梁的外掛樁板墻進(jìn)行監(jiān)測(cè)[4]：選取工點(diǎn)LK0+060 斷 面#8 樁，LK0+220 斷 面#40 樁 和LK0+280 斷面#52 樁進(jìn)行，該3 個(gè)斷面均為帶橫梁樁板墻結(jié)構(gòu)所在斷面。通過(guò)埋設(shè)相關(guān)測(cè)試元件，測(cè)量支護(hù)樁懸臂段、錨固段和橫梁的土壓力分布及應(yīng)力變化規(guī)律，獲取支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的帶橫梁樁板墻選取三種尺寸，分別為：

08 號(hào)樁:懸臂段10 m，總長(zhǎng)22 m，橫梁長(zhǎng)5.0 m;

40 號(hào)樁:懸臂段11 m，總長(zhǎng)22 m，橫梁長(zhǎng)5.5 m;

52 號(hào)樁:懸臂段10 m，總長(zhǎng)22 m，橫梁長(zhǎng)5.0 m。

根據(jù)分析結(jié)構(gòu)需要，對(duì)三根樁進(jìn)行內(nèi)力和變形測(cè)試，其測(cè)試內(nèi)容包括：樁后土壓力、樁身內(nèi)力和樁頂位移[3]。具體為不同深度處的土壓力、結(jié)構(gòu)內(nèi)力以及整個(gè)結(jié)構(gòu)的樁身變形。

選取8#、40#、52#樁進(jìn)行樁周土壓力、樁身鋼筋應(yīng)變監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)儀器均布置于前后中軸面，每根樁頂部水平位移和支擋結(jié)構(gòu)的傾斜采取傾斜報(bào)警儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)[5]?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)頻率為:施工初期和竣工后10 d 內(nèi)每日都要測(cè)量[6]；若沉降、位移趨于穩(wěn)定后，11 d～30 d 每3 d 測(cè)量一次；之后視情況每7 d 或者30 d（位移很小）測(cè)量一次。監(jiān)測(cè)精度誤差不大于10 mm，鋼筋應(yīng)力計(jì)見(jiàn)圖4，滿(mǎn)足規(guī)范和生產(chǎn)需求。

圖4 鋼筋應(yīng)力計(jì)安裝示意

5 結(jié)論

針對(duì)國(guó)道245 線巴中南連接線特殊的地質(zhì)條件和地理位置，項(xiàng)目應(yīng)用了帶橫梁的外掛樁板墻新型的支擋防護(hù)結(jié)構(gòu)，用來(lái)保證路基邊坡穩(wěn)定。帶橫梁的外掛樁板墻工程造價(jià)低，性能可靠實(shí)用，在路基支擋防護(hù)工程中具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值，發(fā)展空間廣闊。